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14.10:

μž‘μ€ x κ°€μ •

JoVE Core
Chemistry
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JoVE Core Chemistry
The Small x Assumption

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μž‘μ€ x 가정은 ν‰ν˜•μ‹μ„ κ°„λ‹¨ν•˜κ²Œ ν’€κ³  근의 곡식을 μ‚¬μš©ν•˜μ§€ μ•ŠκΈ° μœ„ν•΄ νŠΉμ • μ‘°κ±΄μ—μ„œ μ‚¬μš©ν•  수 μžˆλŠ” κ·Όμ‚¬μΉ˜μž…λ‹ˆλ‹€. λ°˜μ‘μ˜ ν‰ν˜• μƒμˆ˜κ°€ μž‘κ³  λ°˜μ‘λ¬Όμ˜ 초기 농도가 μΆ©λΆ„νžˆ λ†’μœΌλ©΄ μ†ŒλŸ‰μ˜ λ°˜μ‘λ¬Όλ§Œ μƒμ„±λ¬Όλ‘œ μ „ν™˜λ  수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ 쑰건이 좩쑱되면 초기 λ†λ„μ˜ λ³€ν™”λ₯Ό λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆλ‹€λŠ” κ°€μ •μœΌλ‘œλΆ€ν„° ν‰ν˜• 농도λ₯Ό 근사화할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.κ·ΈλŸ¬λ‚˜ κ°€μ •μ˜ 타당성을 보여주기 μœ„ν•΄μ„œλŠ” 농도 λ³€ν™” xκ°€ 초기 λ†λ„μ˜ 5 νΌμ„ΌνŠΈ λ―Έλ§Œμ΄λΌλŠ” 것을 확인해야 ν•©λ‹ˆλ‹€. 0.66λͺ° 이염화 μΉ΄λ₯΄λ³΄λ‹ 기체의 λΆ„ν•΄λŠ” μΌμ‚°ν™”νƒ„μ†Œμ™€ μ—Όμ†ŒκΈ°μ²΄λ₯Ό μƒμ„±ν•˜λ©° 이 λ°˜μ‘μ˜ ν‰ν˜• μƒμˆ˜λŠ” 2.2 10β»ΒΉβ°μž…λ‹ˆλ‹€. ν‰ν˜• 농도λ₯Ό κ³„μ‚°ν•˜κΈ° μœ„ν•΄ 값은 λ³€ν™” 및 ν‰ν˜• 농도와 ν•¨κ»˜ ICEν‘œμ— κ²Œμ‹œλ©λ‹ˆλ‹€.μ‹μ—μ„œ ν‰ν˜• 농도λ₯Ό λŒ€μ²΄ν•˜λ©΄ KλŠ” x μ œκ³±μ„ 0.66-x둜 λ‚˜λˆˆ κ°’κ³Ό κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€. Kκ°€ 맀우 μž‘κΈ° λ•Œλ¬Έμ— 이염화 μΉ΄λ₯΄λ³΄λ‹μ˜ 초기 농도 x의 λ³€ν™”λŠ” λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆλŠ” κ²ƒμœΌλ‘œ μ˜ˆμƒλ©λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ 0.66-xλŠ” 0.66으둜 근사할 수 μžˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.식을 ν’€λ©΄ xλŠ” 1.2 10⁻⁡ λͺ°κ³Ό κ°™μŠ΅λ‹ˆλ‹€. μ—¬κΈ°μ„œ xλŠ” 초기 0.66 λͺ°λ†λ„μ˜ 이염화 μΉ΄λ₯΄λ³΄λ‹μ˜ 0.0018 νΌμ„ΌνŠΈμ— λΆˆκ³Όν•˜λ©° μ΄λŠ” ν—ˆμš©λ˜λŠ” μ΅œλŒ€κ°’μΈ 5 νΌμ„ΌνŠΈλ³΄λ‹€ 훨씬 μ μŠ΅λ‹ˆλ‹€. λ”°λΌμ„œ μž‘μ€ x가정이 μ—¬κΈ°μ„œ μœ νš¨ν•˜κ²Œ λ©λ‹ˆλ‹€.ICE ν‘œμ˜ x값을 μ‚¬μš©ν•˜λ©΄ 이염화 μΉ΄λ₯΄λ³΄λ‹μ˜ ν‰ν˜• λ†λ„λŠ” 유효 숫자둜 0.66λͺ°μ΄λ©° μΌμ‚°ν™”νƒ„μ†Œμ™€ μ—Όμ†Œμ˜ λ†λ„λŠ” λͺ¨λ‘ 1.2 x 10⁻⁡ λͺ°λ‘œ λ©λ‹ˆλ‹€.

14.10:

μž‘μ€ x κ°€μ •

λ°˜μ‘μ— μΌμ •ν•œ μž‘μ€ ν‰ν˜•μ΄μžˆλŠ” 경우 ν‰ν˜• μœ„μΉ˜λŠ” λ°˜μ‘μ œλ₯Ό μ„ ν˜Έν•©λ‹ˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ λ°˜μ‘μ—μ„œ, λ°˜μ‘μ œμ˜ 초기 농도가 λ†’κ³  Kc 값이 μž‘μœΌλ©΄ λ†λ„μ˜ λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆλŠ” λ³€ν™”κ°€ λ°œμƒν•  수 μžˆλ‹€. μ΄λŸ¬ν•œ μƒν™©μ—μ„œ ν‰ν˜• λ†λ„λŠ” 초기 농도와 거의 λ™μΌν•©λ‹ˆλ‹€.Β  μ΄λŸ¬ν•œ 좔정은 일뢀 ν‰ν˜• 농도가 초기 농도와 λ™μΌν•˜λ‹€κ³  κ°€μ •ν•˜μ—¬ ν‰ν˜• 계산을 λ‹¨μˆœν™”ν•˜λŠ” 데 μ‚¬μš©λ  수 μžˆλ‹€. κ·ΈλŸ¬λ‚˜, μ΄λŸ¬ν•œ 가정을 ν•˜κΈ° μœ„ν•΄, μ•½ν•œ μ‚° λ˜λŠ” μ—ΌκΈ°μ˜ λ†λ„μ˜ λ³€ν™”, 즉 x,초기 λ†λ„μ˜ 5% λ―Έλ§Œμ΄μ–΄μ•Ό ν•œλ‹€. xκ°€ 5% 이상인 경우 이차 μˆ˜μ‹μ„ μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ ν‰ν˜• 방정식을 ν•΄κ²°ν•΄μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€.

λŒ€μˆ˜ λ‹¨μˆœν™” 가정을 μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ ν‰ν˜• 농도 계산

HCN의 0.15 M μš©μ•‘μ˜ ν‰ν˜•λ†λ„λŠ” λ¬΄μ—‡μž…λ‹ˆκΉŒ?

Eq1

xλ₯Ό μ‚¬μš©ν•˜μ—¬ ν‰ν˜•μ—μ„œ 각 μ œν’ˆμ˜ 농도λ₯Ό λ‚˜νƒ€λ‚΄λ©΄ 이 ICE ν…Œμ΄λΈ”μ΄ μ œκ³΅λ©λ‹ˆλ‹€.

HCN(아크) H+ (아크) CN (아크)
초기 농도(M) 0.15 0 0
λ³€κ²½(M) -x +x +x
ν‰ν˜• 농도 (M) 0.15 – x β…© β…©

ν‰ν˜• 농도 μš©μ–΄λ₯Ό Kc μ‹μœΌλ‘œ λŒ€μ²΄

Eq2

이차 ν˜•νƒœλ‘œ μž¬λ°°μ—΄ν•˜κ³  xλ₯Ό μœ„ν•΄ ν•΄κ²°

Eq3

λ”°λΌμ„œ [H+]= [CN–] = x = 8.6 Γ— 10-6 M 및 [HCN] = 0.15 – x = 0.15 M.

이 경우 λ†λ„μ˜ λ³€ν™”λŠ” 초기 농도(μž‘μ€ K의결과)보닀 ν˜„μ €νžˆ 적기 λ•Œλ¬Έμ— 초기 λ†λ„λŠ” λ¬΄μ‹œν•  수 μžˆλŠ” λ³€ν™”λ₯Ό κ²½ν—˜ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq4

이 κ·Όμ‚¬μΉ˜λ₯Ό 톡해 이차 λ°©μ •μ‹μ˜ 뿌리λ₯Ό ν•΄κ²°ν•  ν•„μš”κ°€ 없도둝 계산에 λŒ€ν•œ 보닀 νŽΈλ¦¬ν•œ μˆ˜ν•™μ  μ ‘κ·Ό 방식을 ν—ˆμš©ν•©λ‹ˆλ‹€.

Eq5

κ³„μ‚°λœ x의 값은 μ‹€μ œλ‘œ 초기 농도보닀 훨씬 μ μŠ΅λ‹ˆλ‹€.

Eq6

κ·Έλž˜μ„œ κ·Όμ‚¬μΉ˜κ°€ μ •λ‹Ήν™”λ˜μ—ˆλ‹€. 이 λ‹¨μˆœν™”λœ μ ‘κ·Ό 방식이 κ·Όμ‚¬μΉ˜λ₯Ό μ •λ‹Ήν™”ν•˜μ§€ μ•ŠλŠ” x에 λŒ€ν•œ 값을 μ‚°μΆœν•˜λŠ” 경우 κ·Όμ‚¬μΉ˜λ₯Ό λ§Œλ“€μ§€ μ•Šκ³  계산을 λ°˜λ³΅ν•΄μ•Ό ν•©λ‹ˆλ‹€.

이 ν…μŠ€νŠΈλŠ” Openstax, ν™”ν•™ 2e, μ„Ήμ…˜ 13.4 ν‰ν˜• κ³„μ‚°μ—μ„œ μ μš©λ˜μ—ˆμŠ΅λ‹ˆλ‹€.

Suggested Reading

  1. Lim, Kieran F. "Using graphics calculators and spreadsheets in chemistry: Solving equilibrium problems." Journal of Chemical Education 85, no. 10 (2008): 1347. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed085p1347